數(shù)據(jù)庫(kù)的物理設(shè)計(jì)、運(yùn)行與維護(hù)

第九章數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)之二第一頁(yè)，共六十七頁(yè)。本章學(xué)習(xí)要點(diǎn):

（1）掌握數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的基本步驟。（2）熟悉需求分析過(guò)程。（3）掌握數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。（4）掌握數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。（5）了解數(shù)據(jù)庫(kù)的物理設(shè)計(jì)。（6）掌握E-R圖設(shè)計(jì)、E-R圖向關(guān)系模式的轉(zhuǎn)換、及優(yōu)化方法。（7）掌握索引的概念、分類(lèi)、基本方法。第二頁(yè)，共六十七頁(yè)。9.1數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)概述9.2需求分析9.3概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)9.4邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)9.5數(shù)據(jù)庫(kù)的物理設(shè)計(jì)9.6數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)施9.7數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行與維護(hù)9.8小結(jié)內(nèi)容提要:第三頁(yè)，共六十七頁(yè)。9.4邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（重點(diǎn)）邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的任務(wù)

基本E-R模型數(shù)據(jù)模型(概念設(shè)計(jì)階段)(DBMS)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的步驟(1)將概念模型轉(zhuǎn)換為關(guān)系數(shù)據(jù)模型。(2)將關(guān)系數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換成特定DBMS支持下的關(guān)系數(shù)據(jù)模型。(3)對(duì)關(guān)系數(shù)據(jù)模型進(jìn)行優(yōu)化。轉(zhuǎn)換第四頁(yè)，共六十七頁(yè)?！P(guān)系模型的邏輯結(jié)構(gòu)是一組關(guān)系模式的集合。※目標(biāo)：將實(shí)體、實(shí)體的屬性和實(shí)體之間的聯(lián)系轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式。第五頁(yè)，共六十七頁(yè)。9.4.1E-R模型向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換1、轉(zhuǎn)換原則及具體方法：（1）一個(gè)實(shí)體轉(zhuǎn)換為一個(gè)關(guān)系模式：關(guān)系的屬性：實(shí)體的屬性；關(guān)系的碼：實(shí)體的碼。（2）聯(lián)系的轉(zhuǎn)換原則1）1:1聯(lián)系A(chǔ)、轉(zhuǎn)換為獨(dú)立的關(guān)系模式：屬性=兩關(guān)聯(lián)實(shí)體各自的主碼+[聯(lián)系本身的屬性]碼=每個(gè)關(guān)聯(lián)的實(shí)體主碼的均是候選碼。B、與任一方關(guān)系模式合并：將一方實(shí)體的碼與聯(lián)系屬性一并加入另一方。主碼：不變。第六頁(yè)，共六十七頁(yè)。實(shí)例：部門(mén)與經(jīng)理：1：1聯(lián)系各實(shí)體屬性部門(mén)：部門(mén)號(hào)、部門(mén)名稱經(jīng)理：工號(hào)、姓名、性別、出生年月。聯(lián)系的屬性：任期A、聯(lián)系轉(zhuǎn)換為獨(dú)立的關(guān)系模式：部門(mén)（部門(mén)號(hào)，部門(mén)名稱）經(jīng)理（工號(hào)、姓名、性別、出生年月）負(fù)責(zé)（部門(mén)號(hào)，工號(hào)，任期）B、與任一方關(guān)系模式合并：部門(mén)（部門(mén)號(hào)，部門(mén)名稱，工號(hào)，任期）經(jīng)理（工號(hào)、姓名、性別、出生年月）部門(mén)經(jīng)理負(fù)責(zé)11第七頁(yè)，共六十七頁(yè)。2）1:m聯(lián)系:A、轉(zhuǎn)換為獨(dú)立的關(guān)系模式屬性=兩關(guān)聯(lián)實(shí)體各自的主碼+[聯(lián)系本身的屬性]主碼=“m”方實(shí)體主碼的主碼。B、將為“1”方的實(shí)體的主碼（作為外碼）與聯(lián)系屬性一并加入“m”方實(shí)體。合并后，碼不變。第八頁(yè)，共六十七頁(yè)。3）m:n聯(lián)系：須單獨(dú)建立一個(gè)關(guān)系模式。屬性=兩關(guān)聯(lián)實(shí)體各自的主碼+[聯(lián)系本身的屬性]主碼=兩關(guān)聯(lián)實(shí)體主碼的組合。4）同一實(shí)體之間的1:m聯(lián)系

在該實(shí)體對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式中加入為“1”實(shí)體的主碼和聯(lián)系的屬性。第九頁(yè)，共六十七頁(yè)。實(shí)例：?jiǎn)T工工號(hào)姓名性別出生年月工資民意測(cè)試負(fù)責(zé)1m第十頁(yè)，共六十七頁(yè)。關(guān)系模式為：?jiǎn)T工（工號(hào)，姓名，性別，出生年月，經(jīng)理工號(hào)，民意測(cè)驗(yàn)）。第十一頁(yè)，共六十七頁(yè)。6）超類(lèi)和子類(lèi)的轉(zhuǎn)換超類(lèi)、子類(lèi)實(shí)體可轉(zhuǎn)換為一個(gè)關(guān)系，并將超類(lèi)實(shí)體的主碼加到子類(lèi)實(shí)體中。實(shí)例：?jiǎn)T工管理員部門(mén)經(jīng)理工程師職工號(hào)性別出生年月參加工作時(shí)間姓名部門(mén)號(hào)學(xué)歷崗位津貼級(jí)別職務(wù)職稱學(xué)歷專(zhuān)業(yè)職稱第十二頁(yè)，共六十七頁(yè)。該E-R模型轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式為：?jiǎn)T工（職工號(hào)，姓名，性別，出生年月，參加工作時(shí)間，部門(mén)號(hào)）部門(mén)經(jīng)理（職工號(hào)，學(xué)歷，級(jí)別，崗位津貼）管理員（職工號(hào)，職務(wù)，職稱）工程師（職工號(hào)，學(xué)歷，專(zhuān)業(yè)職稱）第十三頁(yè)，共六十七頁(yè)。為方便查詢，還可在超類(lèi)實(shí)體中增加一個(gè)指示屬性，根據(jù)指示的值直接查詢子類(lèi)實(shí)體表。員工（職工號(hào)、姓名、性別、出生年月，參加工作時(shí)間，部門(mén)號(hào)，員工類(lèi)別）7）同一實(shí)體間的m:n聯(lián)系須單獨(dú)建立一個(gè)關(guān)系模式。屬性=兩關(guān)聯(lián)實(shí)體各自的主碼+[聯(lián)系本身的屬性]主碼=兩關(guān)聯(lián)實(shí)體主碼的組合。注：由于“聯(lián)系”僅涉及一個(gè)實(shí)體，加入的主碼要取不同的名字。第十四頁(yè)，共六十七頁(yè)。實(shí)例：零件號(hào)零件組裝名稱型號(hào)數(shù)量?jī)r(jià)格nm∴關(guān)系模式為：零件（零件號(hào)，名稱，型號(hào)，價(jià)格）組裝（零件號(hào)，組裝零件號(hào)，數(shù)量）第十五頁(yè)，共六十七頁(yè)。9）三個(gè)或三個(gè)以上實(shí)體間的m:n聯(lián)系須單獨(dú)建立一個(gè)關(guān)系模式。屬性=所聯(lián)系的各實(shí)體的主碼+[聯(lián)系本身的屬性]主碼=關(guān)聯(lián)實(shí)體主碼的組合。第十六頁(yè)，共六十七頁(yè)。實(shí)例：零件號(hào)零件供應(yīng)名稱型號(hào)數(shù)量?jī)r(jià)格nm項(xiàng)目供應(yīng)商p項(xiàng)目號(hào)工期項(xiàng)目名稱地址供應(yīng)商名供應(yīng)商號(hào)第十七頁(yè)，共六十七頁(yè)。該E-R模型轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式為：零件（零件號(hào)，名稱，型號(hào)，價(jià)格）項(xiàng)目（項(xiàng)目號(hào)，項(xiàng)目名稱，工期）供應(yīng)商（供應(yīng)商號(hào)，供應(yīng)商名，地址）供應(yīng)（零件號(hào)，項(xiàng)目號(hào)，供應(yīng)商號(hào)，數(shù)量）第十八頁(yè)，共六十七頁(yè)。綜合實(shí)例：

工廠產(chǎn)品零件倉(cāng)庫(kù)家屬工人車(chē)間從屬隸屬有有制造存放存放生產(chǎn)裝配１m１m１m１m１m１mmnnmm1E-R模型第十九頁(yè)，共六十七頁(yè)。各實(shí)體的屬性為：車(chē)間：車(chē)間號(hào)、車(chē)間主任姓名、地址和電話；工人：職工號(hào)、姓名、年齡、性別、工種;工廠：工廠名、廠長(zhǎng)名；產(chǎn)品：產(chǎn)品號(hào)、產(chǎn)品名、型號(hào)、價(jià)格；零件：零件號(hào)、零件名稱、重量、價(jià)格；倉(cāng)庫(kù)：倉(cāng)庫(kù)號(hào)、倉(cāng)庫(kù)主任姓名、電話；家屬：家屬姓名、親屬關(guān)系。第二十頁(yè)，共六十七頁(yè)?！鶎-R模型轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式為：工廠（工廠名、廠長(zhǎng)名）；車(chē)間（車(chē)間號(hào)，車(chē)間主任姓名，地址，電話，工廠名）；工人（職工號(hào)，姓名，年齡，性別，工種，車(chē)間號(hào)）；倉(cāng)庫(kù)（倉(cāng)庫(kù)號(hào)，倉(cāng)庫(kù)主任姓名，電話，工廠名）產(chǎn)品（產(chǎn)品號(hào)，產(chǎn)品名，型號(hào)，價(jià)格，車(chē)間號(hào)，倉(cāng)庫(kù)號(hào)）；零件（零件號(hào)，零件名稱，重量，價(jià)格，倉(cāng)庫(kù)號(hào)）；制造（車(chē)間號(hào)，零件號(hào)）；裝配（零件號(hào)，產(chǎn)品號(hào)）；親屬（職工號(hào)，家屬姓名，親屬關(guān)系）第二十一頁(yè)，共六十七頁(yè)。9.4.2向特定的RDBMS的模型轉(zhuǎn)換。（略）9.4.3關(guān)系數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化根據(jù)應(yīng)用需要適當(dāng)?shù)匦薷?、調(diào)整數(shù)據(jù)模型結(jié)構(gòu)。1、應(yīng)用關(guān)系規(guī)范化理論對(duì)關(guān)系模式進(jìn)行優(yōu)化，具體步驟如下：（1）確定數(shù)據(jù)依賴：確定每個(gè)關(guān)系模式內(nèi)部各個(gè)屬性之間的數(shù)據(jù)依賴以及不同關(guān)系模式屬性之間的數(shù)據(jù)依賴。（2）對(duì)各個(gè)關(guān)系模式之間的數(shù)據(jù)依賴進(jìn)行極小化處理，消除冗余的聯(lián)系。第二十二頁(yè)，共六十七頁(yè)。（3）確定各關(guān)系模式為第幾范式。（4）按照需求分析階段的需求，確定要對(duì)哪些模式進(jìn)行合并或分解。采用技術(shù)：反規(guī)范化（5）對(duì)關(guān)系模式進(jìn)行必要的分解，提高數(shù)據(jù)操作的效率和存儲(chǔ)空間利用率。兩種分解方法：水平分解垂直分解第二十三頁(yè)，共六十七頁(yè)。2、反規(guī)范化（了解）一個(gè)完全規(guī)范化的設(shè)計(jì)并不總能生成最優(yōu)的性能，因此通常是先按照3NF設(shè)計(jì)，如果有性能問(wèn)題，再通過(guò)反規(guī)范來(lái)解決。數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)規(guī)范化的優(yōu)點(diǎn)是減少了數(shù)據(jù)冗余，節(jié)約了存儲(chǔ)空間，相應(yīng)邏輯和物理的I/O次數(shù)減少，同時(shí)加快了增、刪、改的速度，但是對(duì)完全規(guī)范的數(shù)據(jù)庫(kù)查詢，通常需要更多的連接操作，從而影響查詢的速度。因此，有時(shí)為了提高某些查詢或應(yīng)用的性能而破壞規(guī)范規(guī)則，即反規(guī)范。第二十四頁(yè)，共六十七頁(yè)。?是否規(guī)范化的程度越高越好?這要根據(jù)需要來(lái)決定，因?yàn)椤胺蛛x”越深，產(chǎn)生的關(guān)系越多，關(guān)系過(guò)多，連接操作越頻繁，而連接操作是最費(fèi)時(shí)間的，特別對(duì)以查詢?yōu)橹鞯臄?shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用來(lái)說(shuō)，頻繁的連接會(huì)影響查詢速度。所以，關(guān)系有時(shí)故意保留成非規(guī)范化的，或者規(guī)范化以后又反規(guī)范了，這樣做通常是為了改進(jìn)性能。（了解）第二十五頁(yè)，共六十七頁(yè)。例如，某校成績(jī)管理系統(tǒng)，學(xué)生基本信息表student（sno，sname，sex，birth，zgrade）,其中，總成績(jī)就違反規(guī)范，其中的值可以通過(guò)下面的查詢獲得：selectsno,sum(grade)fromscgroupbysno（了解）第二十六頁(yè)，共六十七頁(yè)。如果student中沒(méi)有該列，若想獲得該生的姓名和總成績(jī)，則需要做連接操作：selectsname,zgradefromstudent,(selectsno,sum(grade)asgradefromscgroupbysc.sno)swheres.sno=student.sno

如果經(jīng)常做這種查詢，則就有必要在student表中加入列zgrade，相應(yīng)的代價(jià)則是必須在表student上創(chuàng)建增、刪、改的觸發(fā)器來(lái)維護(hù)student表上zgrade列的值。類(lèi)似的情況在決策支持系統(tǒng)中經(jīng)常發(fā)生。

（了解）第二十七頁(yè)，共六十七頁(yè)。?反規(guī)范的優(yōu)點(diǎn)是降低連接操作的需求、降低外碼和索引的數(shù)目，還可能減少表的數(shù)目；加快了查詢速度。缺點(diǎn)：可能出現(xiàn)數(shù)據(jù)的完整性問(wèn)題；會(huì)降低修改速度。因此決定做反規(guī)范時(shí)，一定要權(quán)衡利弊，仔細(xì)分析應(yīng)用的數(shù)據(jù)存取需求和實(shí)際的性能特點(diǎn)，好的索引和其它方法經(jīng)常能夠解決性能問(wèn)題，而不必采用反規(guī)范這種方法。

第二十八頁(yè)，共六十七頁(yè)。3、幾種常用的反規(guī)范化方法：在進(jìn)行反規(guī)范操作之前，要充分考慮數(shù)據(jù)的存取需求、常用表的大小、一些特殊的計(jì)算列(如合計(jì))、數(shù)據(jù)的物理存儲(chǔ)位置等。常用的反規(guī)范技術(shù)有增加冗余列、增加派生列、重新組表和分割表。（了解）第二十九頁(yè)，共六十七頁(yè)。（1）增加冗余列增加冗余列是指在多個(gè)表中具有相同的列，它常用來(lái)在查詢時(shí)避免連接操作。例如，前面例子中，如果經(jīng)常檢索一門(mén)課的任課教師姓名，若課程表中僅有教師編號(hào)teacherno列，則需要做course和teacher表的連接查詢:selectcname,tnamefromcourse,teacherwherecourse.teacherno=teacher.teacherno

（了解）第三十頁(yè)，共六十七頁(yè)。由于要頻繁的查詢每門(mén)課程任課老師的姓名，則就可以在course表中增加一列tname，就不需要做連接操作了。增加冗長(zhǎng)余列的優(yōu)點(diǎn)：查詢時(shí)可避免連接操作。增加冗長(zhǎng)余列的缺點(diǎn)：需要更多的磁盤(pán)空間，同時(shí)增加表維護(hù)的工作量。

第三十一頁(yè)，共六十七頁(yè)。（2）增加派生列增加派生列指增加的列來(lái)自其它表中的數(shù)據(jù)，由它們計(jì)算生成。優(yōu)點(diǎn)：在查詢時(shí)減少連接操作，避免使用集函數(shù)。缺點(diǎn)：具有與冗余列。例如，前例student表中的zgrade列就是派生列。（了解）第三十二頁(yè)，共六十七頁(yè)。（3）重新組表

重新組表指如果許多用戶需要查看兩個(gè)表連接出來(lái)的結(jié)果數(shù)據(jù)，則把這兩個(gè)表重新組成一個(gè)表來(lái)減少連接而提高性能。例如，用戶經(jīng)常需要同時(shí)查看課程號(hào)，課程名稱，任課教師號(hào)，任課教師姓名，則可把表course(cno,cname,tno)和表teacher(teacherno,tname)合并成一個(gè)表:course(cno,cname,teacherno,tname)。這樣可提高性能，但需要更多的磁盤(pán)空間，同時(shí)也損失了數(shù)據(jù)在概念上的獨(dú)立性。

（了解）第三十三頁(yè)，共六十七頁(yè)。(4)分割表有時(shí)對(duì)表做分割可以提高性能。表分割有兩種方式：1)水平分解：把（基本表）關(guān)系的元組分為若干子集合，定義每個(gè)子集合為一個(gè)子關(guān)系，以提高系統(tǒng)的效率。水平分割通常在下面的情況下使用:A、表很大，分割后可以降低在查詢時(shí)需要讀的數(shù)據(jù)和索引的頁(yè)數(shù)，同時(shí)也降低了索引的層數(shù)，提高查詢速度。（了解）第三十四頁(yè)，共六十七頁(yè)。B、表中的數(shù)據(jù)本來(lái)就有獨(dú)立性，例如表中分別記錄各個(gè)地區(qū)的數(shù)據(jù)或不同時(shí)期的數(shù)據(jù)，特別是有些數(shù)據(jù)常用，而另外一些數(shù)據(jù)不常用。C、需要把數(shù)據(jù)存放到多個(gè)介質(zhì)上。分解原則：80/20原則。例如、法規(guī)表law就可以分成兩個(gè)表active_law和inactive_law。Activea_law表中的內(nèi)容是正生效的法規(guī)，是經(jīng)常使用的;而inactive_law表則是已經(jīng)作廢的法規(guī)，不常被查詢，但須保留的。（了解）第三十五頁(yè)，共六十七頁(yè)。水平分割的缺點(diǎn)：會(huì)給應(yīng)用增加復(fù)雜度，它通常在查詢時(shí)需要多個(gè)表名，查詢所有數(shù)據(jù)需要union操作。在許多數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用中，這種復(fù)雜性會(huì)超過(guò)它帶來(lái)的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)橹灰饕P(guān)鍵字不大，則在索引用于查詢時(shí)，表中增加兩到三倍數(shù)據(jù)量，查詢時(shí)也就增加讀一個(gè)索引層的磁盤(pán)次數(shù)。（了解）第三十六頁(yè)，共六十七頁(yè)。2）垂直分割：把主碼和一些列放到一個(gè)表，然后把主碼和另外的列放到另一個(gè)表中。（即把關(guān)系模式R的屬性分解為若干子集合。）如果一個(gè)表中某些列常用，而另外一些列不常用，則可以采用垂直分割，另外垂直分割可以使得數(shù)據(jù)行變小，一個(gè)數(shù)據(jù)頁(yè)就能存放更多的數(shù)據(jù)，在查詢時(shí)就會(huì)減少I(mǎi)/O次數(shù)。其缺點(diǎn)是需要管理冗余列，查詢所有數(shù)據(jù)需要join操作。注：要確保無(wú)損連接性和保持函數(shù)依賴。（了解）第三十七頁(yè)，共六十七頁(yè)。4、反規(guī)范技術(shù)需要維護(hù)數(shù)據(jù)的完整性

無(wú)論使用何種反規(guī)范技術(shù)，都需要一定的管理來(lái)維護(hù)數(shù)據(jù)的完整性。常用的方法：批處理維護(hù)應(yīng)用邏輯觸發(fā)器1）批處理維護(hù)是指對(duì)復(fù)制列或派生列的修改積累一定的時(shí)間后，運(yùn)行一批處理作業(yè)或存儲(chǔ)過(guò)程對(duì)復(fù)制或派生列進(jìn)行修改，這只能在對(duì)實(shí)時(shí)性要求不高的情況下使用。（了解）第三十八頁(yè)，共六十七頁(yè)。2）用應(yīng)用邏輯：數(shù)據(jù)的完整性也可由應(yīng)用邏輯來(lái)實(shí)現(xiàn)，這就要求必須在同一事務(wù)中對(duì)所有涉及的表進(jìn)行增、刪、改操作。

該方法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的完整性風(fēng)險(xiǎn)較大，因?yàn)橥贿壿嫳仨氃谒械膽?yīng)用中使用和維護(hù)，容易遺漏，特別是在需求變化時(shí)，不易于維護(hù)。3）使用觸發(fā)器，對(duì)數(shù)據(jù)的任何修改立即觸發(fā)對(duì)復(fù)制列或派生列的相應(yīng)修改。觸發(fā)器是實(shí)時(shí)的，而且相應(yīng)的處理邏輯只在一個(gè)地方出現(xiàn)，易于維護(hù)。一般來(lái)說(shuō)，是解決這類(lèi)問(wèn)題的最好的辦法。

（了解）第三十九頁(yè)，共六十七頁(yè)。9.4.4設(shè)計(jì)用戶子模式(創(chuàng)建視圖)全局關(guān)系模型設(shè)計(jì)完成后，還應(yīng)根據(jù)局部應(yīng)用的需求，結(jié)合具體DBMS的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)用戶的子模式。設(shè)計(jì)子模式時(shí)應(yīng)注意考慮用戶的習(xí)慣和方便性，主要包括：（1）使用更符合用戶慣的別名如按不同部門(mén)的習(xí)慣給視圖中的列取名。（2）以不同級(jí)別的用戶定義不同的視圖，以保證系統(tǒng)的安全性。第四十頁(yè)，共六十七頁(yè)。例如、設(shè)有一關(guān)系模式：產(chǎn)品（產(chǎn)品編號(hào)，產(chǎn)品名稱，型號(hào)，價(jià)格，生產(chǎn)車(chē)間，生產(chǎn)負(fù)責(zé)人，產(chǎn)品成本，產(chǎn)品合格率，質(zhì)量等級(jí)）面向一般顧客的視圖：產(chǎn)品1（產(chǎn)品編號(hào)，產(chǎn)品名稱，型號(hào)，價(jià)格，質(zhì)量等級(jí)）面向質(zhì)量監(jiān)督部門(mén)的視圖：產(chǎn)品格（產(chǎn)品編號(hào)，產(chǎn)品名稱，型號(hào)，生產(chǎn)車(chē)間，產(chǎn)品合格率，質(zhì)量等級(jí)）第四十一頁(yè)，共六十七頁(yè)。（3）簡(jiǎn)化用戶對(duì)系統(tǒng)的使用針對(duì)某些局部應(yīng)用中經(jīng)常使用某些十分復(fù)雜的查詢情況，為方便用戶，可先將這些復(fù)雜查詢定義為視圖，用戶每次只需對(duì)定義好的視圖進(jìn)行查詢，大大簡(jiǎn)化了復(fù)雜度。第四十二頁(yè)，共六十七頁(yè)。9.5數(shù)據(jù)庫(kù)的物理設(shè)計(jì)（主考慮是否建立相關(guān)索引）什么是數(shù)據(jù)庫(kù)的物理設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)在物理設(shè)備上的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)與存取方法稱為數(shù)據(jù)庫(kù)的物理結(jié)構(gòu)，它依賴于給定的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。為一個(gè)給定的邏輯數(shù)據(jù)模型選取一個(gè)最適合應(yīng)用環(huán)境的物理結(jié)構(gòu)的過(guò)程，就是數(shù)據(jù)庫(kù)的物理設(shè)計(jì)。第四十三頁(yè)，共六十七頁(yè)。數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)確定數(shù)據(jù)庫(kù)的物理結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù)的物理結(jié)構(gòu)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)施物理模型邏輯模型◆數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)的步驟：第四十四頁(yè)，共六十七頁(yè)。9.5.1數(shù)據(jù)庫(kù)的物理設(shè)計(jì)的內(nèi)容和方法設(shè)計(jì)物理數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)備工作1、充分了解應(yīng)用環(huán)境，詳細(xì)分析要運(yùn)行的事務(wù)，以獲得選擇物理數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)所需參數(shù)。2、充分了解所用RDBMS的內(nèi)部特征，特別是系統(tǒng)提供的存取方法和存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。第四十五頁(yè)，共六十七頁(yè)。＊選擇物理數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)所需參數(shù)※數(shù)據(jù)庫(kù)查詢事務(wù)（1）查詢的關(guān)系（2）查詢條件所涉及的屬性（3）連接條件所涉及的屬性（4）查詢的投影屬性※數(shù)據(jù)更新事務(wù)（1）被更新的關(guān)系。（2）每個(gè)關(guān)系上的更新操作條件所涉及的屬性。（3）修改操作要改變的屬性值。（4）每個(gè)事務(wù)在各關(guān)系上運(yùn)行的頻率和性能要求。第四十六頁(yè)，共六十七頁(yè)。＊關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容1、為關(guān)系模式選擇存取方法(建立存取路徑)。2、設(shè)計(jì)關(guān)系、索引等數(shù)據(jù)庫(kù)文件的物理存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。9.5.2關(guān)系模式存取方法選擇＊DBMS常用存取方法1、索引方法，目前主要是B+樹(shù)索引方法2、聚簇（Cluster）方法3、HASH方法第四十七頁(yè)，共六十七頁(yè)。9.5.2.1索引方法

﹡選擇索引存取方法的主要內(nèi)容：根據(jù)應(yīng)用要求確定對(duì)哪些屬性列建立索引對(duì)哪些屬性列建立組合索引對(duì)哪些索引要設(shè)計(jì)為唯一索引第四十八頁(yè)，共六十七頁(yè)。9.5.2.2聚簇存取方法◆什么是聚簇為了提高某個(gè)屬性（或?qū)傩越M）的查詢速度，把這個(gè)或這些屬性（稱為聚簇碼/聚集鍵）上具有相同值的元組集中存放在連續(xù)的物理塊稱為聚簇/聚集?！粼S多關(guān)系型DBMS都提供了聚簇功能?！艟鄞卮嫒〉膬?yōu)點(diǎn)1、大大提高按聚簇屬性進(jìn)行查詢的效率2、節(jié)省存儲(chǔ)空間第四十九頁(yè)，共六十七頁(yè)。聚簇的局限性（了解）1、聚簇只能提高某些特定應(yīng)用的性能2、建立與維護(hù)聚簇的開(kāi)銷(xiāo)相當(dāng)大對(duì)已有關(guān)系建立聚簇，將導(dǎo)致關(guān)系中元組移動(dòng)其物理存儲(chǔ)位置，并使此關(guān)系上原有的索引無(wú)效，必須重建。當(dāng)一個(gè)元組的聚簇碼改變時(shí)，該元組的存儲(chǔ)位置也要做相應(yīng)移動(dòng)。第五十頁(yè)，共六十七頁(yè)。9.5.2.3HASH存取方法★當(dāng)一個(gè)關(guān)系滿足下列兩個(gè)條件時(shí)，可以選擇HASH存取方法：1、該關(guān)系的屬性主要出現(xiàn)在等值連接條件中或主要出現(xiàn)在相等比較選擇條件中。2、該關(guān)系的大小可預(yù)知，而且不變；3、該關(guān)系的大小動(dòng)態(tài)改變，但所選用的DBMS提供了動(dòng)態(tài)HASH存取方法。第五十一頁(yè)，共六十七頁(yè)。9.5.3確定數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)（了解）※確定數(shù)據(jù)庫(kù)物理結(jié)構(gòu)的內(nèi)容：1、確定數(shù)據(jù)的存放位置和存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)：關(guān)系、索引、聚簇、日志、備份。2、確定系統(tǒng)配置?！绊憯?shù)據(jù)存放位置和存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的因素：（1）硬件環(huán)境（2）應(yīng)用需求：存取時(shí)間、存儲(chǔ)空間利用率、維護(hù)代價(jià)。這三個(gè)方面常常是相互矛盾的。例如：消除一切冗余數(shù)據(jù)雖能夠節(jié)約存儲(chǔ)空間和減少維護(hù)代價(jià)，但往往會(huì)導(dǎo)致檢索代價(jià)的增加。必須進(jìn)行權(quán)衡，選擇一個(gè)折中方案。第五十二頁(yè)，共六十七頁(yè)。1、確定數(shù)據(jù)的存放位置：（了解）基本原則根據(jù)應(yīng)用情況將易變部分與穩(wěn)定部分；存取頻率較高部分與存取頻率較低部分

分開(kāi)存放，以提高系統(tǒng)性能。實(shí)例1：數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)備份、日志文件備份等由于只在故障恢復(fù)時(shí)才使用，而且數(shù)據(jù)量很大，可以考慮存放在磁帶上。第五十三頁(yè)，共六十七頁(yè)。2.確定系統(tǒng)配置（了解）DBMS產(chǎn)品一般都提供了一些存儲(chǔ)分配參數(shù)同時(shí)使用數(shù)據(jù)庫(kù)的用戶數(shù)同時(shí)打開(kāi)的數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象數(shù)使用的緩沖區(qū)長(zhǎng)度、個(gè)數(shù)時(shí)間片大小數(shù)據(jù)庫(kù)的大小填充因子鎖的數(shù)目等等第五十四頁(yè)，共六十七頁(yè)。9.5.4評(píng)價(jià)物理結(jié)構(gòu)（了解）評(píng)價(jià)內(nèi)容對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)過(guò)程中產(chǎn)生的多種方案進(jìn)行細(xì)致的評(píng)價(jià)，從中選擇一個(gè)較優(yōu)的方案作為數(shù)據(jù)庫(kù)的物理結(jié)構(gòu)。第五十五頁(yè)，共六十七頁(yè)。評(píng)價(jià)方法定量估算各種方案存儲(chǔ)空間存取時(shí)間維護(hù)代價(jià)對(duì)估算結(jié)果進(jìn)行權(quán)衡、比較，選擇出一個(gè)較優(yōu)的合理的物理結(jié)構(gòu)。如果該結(jié)構(gòu)不符合用戶需求，則需要修改設(shè)計(jì)。第五十六頁(yè)，共六十七頁(yè)。9.6數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)施數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)施的工作內(nèi)容用DDL定義數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)組織數(shù)據(jù)入庫(kù)編制與調(diào)試應(yīng)用程序數(shù)據(jù)庫(kù)試運(yùn)行第五十七頁(yè)，共六十七頁(yè)。數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)施定義數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)裝載

數(shù)據(jù)庫(kù)試運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行和維護(hù)物理模型編制與調(diào)試應(yīng)用程序數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)第五十八頁(yè)，共六十七頁(yè)。在數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行階段，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)經(jīng)常性的維護(hù)工作主要是由DBA完成的，包括：⒈數(shù)據(jù)庫(kù)的轉(zhuǎn)儲(chǔ)和恢復(fù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)和恢復(fù)是系統(tǒng)正式運(yùn)行后最重要的維護(hù)工作之一。DBA要針對(duì)不同的應(yīng)用要求制定不同的轉(zhuǎn)儲(chǔ)計(jì)劃，定期對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)和日志文件進(jìn)行備份。一旦發(fā)生介質(zhì)故障，即利用數(shù)據(jù)庫(kù)備份及日志文件備份，盡快將數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)到某種一致性狀態(tài)。9.7數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行與維護(hù)第五十九頁(yè)，共六十七頁(yè)。⒉數(shù)據(jù)庫(kù)的安全性、完整性控制DBA必須根據(jù)用戶的實(shí)際需要授予不同的操作權(quán)限。